一種一維水平循環(huán)荷載加載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型是關于粧基工程研究領域，特別涉及一種一維水平循環(huán)荷載加載裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著海洋的開發(fā)越加受到重視，建造在海洋中的工程日益增多，諸如風荷載、波浪荷載以及地震荷載等水平循環(huán)荷載對于建筑與其粧基礎的影響已逐漸受到重視。海洋中建筑所受的水平循環(huán)荷載與水平靜荷載有很大的不同，由于循環(huán)荷載是一個不斷重復加載的過程，多方面的因素都會對粧的承載能力造成很大的影響，因此承受水平循環(huán)荷載作用的粧的工作狀態(tài)非常復雜。
[0003]粧在循環(huán)荷載作用下，不同的條件下粧的工作性狀也有很大的不同，循環(huán)荷載的加載頻率有提高粧的水平承載力的趨勢，而循環(huán)荷載的反復循環(huán)會降低粧的水平承載力。所以加載頻率和循環(huán)次數(shù)是影響水平循環(huán)荷載下粧性狀的主要因素，前者的有利作用與后者的不利影響隨著加載頻率和循環(huán)次數(shù)的變化而變化，這就造成前者對承載力的有利影響可能為后者的不利作用所抵消，故粧的水平極限承載力可能低于靜極限水平承載力，也可能高于靜極限水平承載力，因此在估算受水平循環(huán)荷載粧水平極限承載力時，需要同時考慮加載頻率和荷載循環(huán)的次數(shù)影響。此外，循環(huán)荷載的幅值與均值同樣會對粧的水平承載力產(chǎn)生影響，而當表層土壤的性質比較差時，粧土之間的脫開現(xiàn)象也非常容易發(fā)生，粧基礎的動力響應還與歷史上粧基經(jīng)歷的最大位移有關。還需注意的是，由于土壤的非線性特性，粧基礎的嵌固點也隨著上層土的變形而在不斷下移，從而使深層土參與工作，脫開區(qū)域的范圍也隨之擴大。
[0004]然而目前對于受水平循環(huán)荷載的粧的研究非常有限，在施工中為了確保安全，只能盡可能放大安全系數(shù)，從而產(chǎn)生了巨大的不必要的花費。因此，研究水平荷載粧對于社會效益與經(jīng)濟利益都有極大的好處。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種能填補目前關于水平循環(huán)荷載作用下，粧基研究領域空白的一維水平循環(huán)荷載加載裝置。為解決上述技術問題，本實用新型的解決方案是:
[0006]提供一種一維水平循環(huán)荷載加載裝置，能(利用液壓伺服作動器與反力架)對埋在填土中的模型粧進行荷載加載實驗，所述一維水平循環(huán)荷載加載裝置包括模型槽、加載系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)；
[0007]所述模型槽為頂部開口的長方體箱體結構模型槽，模型槽的底部開有排水口，且排水口內(nèi)裝有濾網(wǎng)；模型槽的內(nèi)部用于裝載填土和裝設模型粧；
[0008]所述加載系統(tǒng)包括液壓伺服作動器、反力架、液壓千斤頂、定位支架、定位支架導軌；
[0009]所述反力架安裝在模型槽的頂部，包括水平反力架、豎向反力架、水平導軌、豎向導軌；所述水平導軌設有兩個，分別安裝在模型槽垂直于荷載加載方向的對應兩個側面的頂部，且其中一個水平導軌的一端向模型槽外部延伸，用于將反力架移動至模型槽外從而方便進行填土及固結等步驟；所述豎向導軌設有兩個，兩個豎向導軌的一端通過滑塊分別安裝在兩側的水平導軌上，使豎向導軌能沿著水平導軌在水平方向移動；所述水平反力架為矩形框結構的反力架，水平反力架矩形框的短邊分別通過滑塊安裝在兩側的豎向導軌上，使水平反力架能沿著豎向導軌進行豎直移動；所述豎向反力架為門字型反力架，豎向反力架的兩條豎向支腿分別通過滑塊安裝在兩側的水平導軌上，使豎向反力架能沿著水平導軌水平移動；
[0010]所述液壓千斤頂安裝在豎向反力架上，用于將模型粧壓入模型槽的填土中，以及向模型粧的粧頂提供豎向荷載；
[0011]所述定位支架導軌設有兩個，分別安裝在兩豎向反力架的兩條支腿上；所述定位支架為中間帶有一對夾鉗的矩形框架，定位支架矩形框的短邊分別通過滑塊安裝在兩側的定位支架導軌上，使定位支架能沿著豎向反力架的支腿豎向移動，用于在液壓千斤頂壓入模型粧時，確定壓入位置以及確保粧身的垂直；
[0012]所述液壓伺服作動器通過螺栓固定在水平反力架上，液壓伺服作動器的端部用于通過夾鉗與模型粧相連，能通過反力架對模型粧施加水平荷載(水平荷載的方向與水平反力架垂直)；同時，液壓伺服作動器能監(jiān)測和記錄其端部的推力與行進距離，并反饋給計算機控制系統(tǒng)；
[0013]所述監(jiān)測系統(tǒng)包括應變片和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述應變片用于粘貼在模型粧外側的受荷載軸線上，并將應變片的導線從模型粧內(nèi)穿出至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能每隔一定的時間自動記錄下所連接的應變片的讀數(shù)，用于讀取和記錄每一次荷載施加完畢后的應變片讀數(shù)數(shù)據(jù)。這里數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采用現(xiàn)有硬件實現(xiàn)，本領域技術人員可根據(jù)本實用新型所述功能，對現(xiàn)有技術手段加以利用以實現(xiàn)相關功能，由于這些內(nèi)容并非本實用新型重點，故不再贅述。
[0014]在本實用新型中，所述加載系統(tǒng)還包括計算機控制系統(tǒng)，計算機控制系統(tǒng)與液壓伺服作動器相連，用于控制液壓伺服作動器的啟關，以及通過輸入不同的荷載參數(shù)，來達到對于模型粧的壓入與對模型粧進行不同程度的水平加載；同時，計算機控制系統(tǒng)在接收到液壓伺服作動器反饋回來的粧頂位移與荷載并進行記錄以后，能進行實驗終止條件的判定；所述荷載參數(shù)包括荷載幅值、荷載均值、頻率與頻次。計算機控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式可采用硬件、軟件或硬件與軟件的結合，本領域技術人員可根據(jù)本實用新型所述功能，對現(xiàn)有技術手段加以利用以實現(xiàn)相關功能，由于這些內(nèi)容并非本實用新型重點，故不再贅述。
[0015]在本實用新型中，所述模型槽的底面為鋼板，四周側壁為外部箍有鐵條的有機玻璃。
[0016]在本實用新型中，所述模型槽的外側標有刻度，且零刻度位置設置在距底部20cm處。
[0017]在本實用新型中，所述模型槽底部的排水口開有四個，分別開在模型槽底部的四角處。
[0018]提供基于所述一維水平循環(huán)荷載加載裝置的循環(huán)荷載加載實驗方法，用于通過對模型粧施加水平循環(huán)荷載并實時監(jiān)測，研究模型粧在水平循環(huán)荷載作用下的工作特性、承載力弱化情況及對周邊土體的影響范圍，所述循環(huán)荷載加載方法具體包括下述步驟:
[0019](1)填土與固結:首先向模型槽的底部鋪填土層，填土層分為下層砂礫層與上層軟土層；下層砂礫層填裝壓實完畢后，表層高度位于模型槽外側的零刻度位置；
[0020]填筑軟土層的過程中，每填土 15?20cm進行均勻壓實并注水，使土體充分飽和，靜置后再進行下一層填土，且每層土裝填完成后，保證土的上平面為水平，且在加下一層土之前進行刮毛處理，避免人為分層；并使最終軟土層的上層高度低于模型粧的上部(模型粧入土深度根據(jù)實際試驗要求所確定，其范圍一般來說為模型粧直徑的5?20倍)；
[0021]填土層全部裝填完成后，在土體表面鋪設不透水薄膜以防止水分蒸發(fā)，并滿布堆載進行固結，并保證每一次填土固結的程度相同(建議每一次填土固結相同時間，并在固結結束后用針入度實驗判定固結程度，達到相同針入度時判定為固結程度相同，固結時間建議為一周)；且進行固結時，將模型槽底部的排水口全部打開以均勻排水；
[0022](2)模型粧的準備:在模型粧外表面粘貼應變片，然后在應變片的外側涂一層環(huán)氧樹脂加以保護，并將應變片的導線從模型粧內(nèi)穿出；在模型粧的粧底安裝一個圓錐形套頭，用于方便將模型粧壓入土中，并保護模型粧內(nèi)部導線；
[0023](3)使用液壓千斤頂，將模型粧壓入模型槽的填土層中(壓入過程應緩慢進行，防止對土體產(chǎn)生過大的擾動)，且壓入位置應在水平導軌滑動方向的中心線上，并確保模型粧垂直；
[0024](4)將液壓伺服作動器對準模型粧，并利用夾鉗與模型粧相連，向計算機控制系統(tǒng)輸入荷載參數(shù)，開始執(zhí)行水平循環(huán)荷載加載；同時設定液壓伺服作動器反饋數(shù)據(jù)頻率、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集頻率，記錄每一次循環(huán)荷載施加完畢后，模型粧的粧頂累計水平位移與應變片的讀數(shù)；
[0025](5)當達到下列條件之一時實驗結束:
[0026]條件A:累計水平位移超過設定值(根據(jù)不同實驗要